CDIO理念下數(shù)控加工技術(shù)課程教學(xué)大綱的設(shè)計與編寫

李紅斌，王嘉偉，張晶晶，王 蕊，竇 晨

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，山西 太谷030800）

0 引言

課程教學(xué)大綱是課程教學(xué)的綱領(lǐng)性指導(dǎo)文件，是根據(jù)人才培養(yǎng)方案的要求，結(jié)合本專業(yè)課程體系的結(jié)構(gòu)及特點，規(guī)定了該課程的性質(zhì)、教學(xué)目的、開設(shè)學(xué)期、學(xué)分、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時分配以及教學(xué)方法、考核方式、教學(xué)進度、參考資料等內(nèi)容。作為現(xiàn)今國際上盛行的工程教育模式，CDIO教學(xué)模式由構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實施（Implement）和運行（Operate）4 部分組成，它倡導(dǎo)將從產(chǎn)品構(gòu)思開始到產(chǎn)品終止的全生命周期作為載體，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)才能、工程水平、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力。目前國內(nèi)外已有很多高校加入了“CDIO工程教育聯(lián)盟”。

我校于2016年就將“機械設(shè)計制造及其自動化”專業(yè)作為優(yōu)勢專業(yè)建設(shè)項目，而且2017年獲批省級優(yōu)勢專業(yè)項目，其專業(yè)建設(shè)的核心之一就是要推行“CDIO”教學(xué)模式，其中的一項重要內(nèi)容就是要進行“數(shù)控加工技術(shù)”專業(yè)特色類課程建設(shè)，就是要把國外先進的CDIO工程教育理念引入到課程建設(shè)當(dāng)中，其首要任務(wù)就是要進行CDIO課程教學(xué)大綱的設(shè)計與編寫。

1 “數(shù)控加工技術(shù)”課程的特點

“數(shù)控加工技術(shù)”（以下簡稱本課程）是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生必修的主要專業(yè)技術(shù)課，主要講授數(shù)控機床的工作原理及數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用。數(shù)控機床是現(xiàn)代化的機械加工設(shè)備，涉及電工與電子、傳感測量、電力電子、電機拖動、計算機軟硬件、信號處理、通信、機械工程控制及精密機械等多門學(xué)科的內(nèi)容，融合了當(dāng)今許多先進的科學(xué)技術(shù)。

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能掌握數(shù)控機床的工作原理從而擁有數(shù)控系統(tǒng)的基本理論與基本知識，而且會設(shè)計簡單及中等復(fù)雜程度的機床數(shù)控系統(tǒng)；不僅能初步分析現(xiàn)場生產(chǎn)問題和進行數(shù)控機床調(diào)試和維修的能力，而且能夠進行數(shù)控機床操作及加工程序編制。

2 本課程CDIO教學(xué)大綱的制定原則

CDIO工程教育模式的核心是CDIO能力大綱和CDIO的12條標(biāo)準(zhǔn)，其中的CDIO能力大綱定義了學(xué)生培養(yǎng)的具體目標(biāo)，將工程學(xué)生能力分為：學(xué)科知識、個人能力、人際交往能力和工程系統(tǒng)能力四個方面。大綱明確要求要以一體化的教學(xué)方式使學(xué)生具備這四種能力。CDIO是系統(tǒng)性、科學(xué)性和先進性工程教育模式的統(tǒng)一，代表了當(dāng)代工程教育的發(fā)展潮流。本課程CDIO教學(xué)大綱的制定，必須將CDIO能力大綱和學(xué)校的培養(yǎng)方案結(jié)合起來，形成以培養(yǎng)個人能力、人際交往能力及系統(tǒng)設(shè)計能力為目標(biāo)的培養(yǎng)理念。

在教學(xué)過程中，給學(xué)生下達任務(wù)必須要結(jié)合具體的工程項目，以項目帶動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，在完成項目任務(wù)的過程中學(xué)習(xí)相應(yīng)的理論知識，從而強化學(xué)生的專業(yè)能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。因此制定“數(shù)控加工技術(shù)”課程的CDIO教學(xué)大綱，應(yīng)遵循以下重要原則。

第一，要標(biāo)明CDIO相關(guān)能力如何在本課程中得到培養(yǎng)與體現(xiàn)，明確通過本課程的學(xué)習(xí)，哪些CDIO的相關(guān)能力能得到培養(yǎng)。

第二，明確對相關(guān)知識學(xué)習(xí)的具體要求。以布盧姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類法（Bloom’s Taxonomy）為基礎(chǔ)描述學(xué)生在學(xué)完本課程后應(yīng)具有的能力。

第三，課程教學(xué)大綱要服務(wù)于專業(yè)培養(yǎng)方案，應(yīng)涵蓋本課程的知識點、與其他課程的聯(lián)系、學(xué)習(xí)范圍、學(xué)習(xí)目的、教學(xué)理念、教學(xué)方法和考核方法等內(nèi)容。

第四，課程教學(xué)大綱要明確規(guī)定本課程的學(xué)科知識、能力范圍、深度及其體系結(jié)構(gòu)，以及教學(xué)的一般進度，兼顧與相關(guān)課程的聯(lián)系與分工。

第五，實訓(xùn)環(huán)節(jié)的目的、內(nèi)容和要求要以CDIO大綱和教學(xué)方案為指導(dǎo)，形成以培養(yǎng)個人能力、人際交往能力及系統(tǒng)設(shè)計能力為目標(biāo)的培養(yǎng)理念，以實訓(xùn)（工程）項目設(shè)計為導(dǎo)向，以提升工程設(shè)計能力和協(xié)同能力為目標(biāo)，重點培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生的工程素質(zhì)、技術(shù)應(yīng)用能力、綜合工程能力和團隊協(xié)作能力。

3 本課程CDIO教學(xué)大綱的設(shè)計要求

為了設(shè)計好本課程的CDIO教學(xué)大綱，提出以下要求：

第一，超前性。在設(shè)計大綱的教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容時要能夠反映現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展的最新成果和成就，將新的理論、知識和技術(shù)列入教學(xué)內(nèi)容中。超前性的大綱能夠使學(xué)生在畢業(yè)后很快適應(yīng)企業(yè)和社會的用人要求。

第二，開放性。為保證教學(xué)質(zhì)量的相對穩(wěn)定，大綱應(yīng)保持相對的穩(wěn)定性，但也不能一成不變和過于僵化，應(yīng)該是穩(wěn)定中具有相對開放特征，即要把新型數(shù)控機床或新的加工方法及時充實到大綱中。

第三，完整性。大綱內(nèi)容要盡可能完整，主要涵蓋三個方面：首先為基本信息，主要包括學(xué)分學(xué)時及基礎(chǔ)課程、任務(wù)及目的、要求及安排方式、課程內(nèi)容及實訓(xùn)項目設(shè)置、考核與成績評定、教學(xué)參考資料等；其次為教學(xué)內(nèi)容，涉及數(shù)控的加工工藝、程序編制、機床操作與零件加工、機械結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)；再次為實訓(xùn)環(huán)節(jié)，要提出實訓(xùn)目的、要求及操作要點，實訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)有數(shù)控車床編程與加工操作、數(shù)控銑床編程與加工操作和數(shù)控加工中心認識與操作。

第四，因材施教。由于每個學(xué)生的狀況、愛好、學(xué)習(xí)能力及動機不同，教師要以學(xué)生為中心，提供必要的學(xué)習(xí)條件和機會，使他們通過本課程的學(xué)習(xí)能有較大的收獲。

第五，CDIO特性。CDIO相關(guān)能力在本課程中的體現(xiàn)及培養(yǎng)要標(biāo)示清楚。

第六，目標(biāo)明確。課程相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容與對應(yīng)的目標(biāo)要求應(yīng)細致描述。

4 本課程CDIO教學(xué)大綱的內(nèi)容

（1）本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與目標(biāo)要求如表1所示。

（2）實訓(xùn)環(huán)節(jié)主要包括實訓(xùn)的目的、內(nèi)容、要求及操作要點。實訓(xùn)項目內(nèi)容如表2所示。

表2 課程實訓(xùn)項目

（3）教學(xué)方法。以課堂教學(xué)為主；以適當(dāng)?shù)难杏憰r間培養(yǎng)學(xué)生認識問題和解決問題的能力；以習(xí)題與練習(xí)加深學(xué)生對數(shù)控技術(shù)理論知識的理解。 通過實訓(xùn)課的練習(xí)，提高學(xué)生的數(shù)控編程能力，并通過實訓(xùn)課中具體零件的數(shù)控加工過程，培養(yǎng)學(xué)生全面的專業(yè)、個人、職業(yè)、團隊、交流及社會意識與能力。

（4）考核與成績評定。①課程綜合計分包括平時上課出勤情況、實訓(xùn)參加況及實訓(xùn)報告、期末考試。②成績評定方法?？傇u成績由期末（70%）、實訓(xùn)成績（20%）和平時成績（10%）綜合確定，按百分制記分。

5 實踐效果

采用CDIO教學(xué)理念的“數(shù)控加工技術(shù)”課程教學(xué)大綱設(shè)計和編寫好后，我們在后續(xù)的課程教學(xué)中進行了一定的嘗試，取得了初步的效果。①在學(xué)生進行數(shù)控程序設(shè)計過程中，通過與實踐的緊密結(jié)合，使得學(xué)生很快就能找到解決問題的思路。②在課程的實踐教學(xué)中，學(xué)生的動手能力及綜合學(xué)習(xí)能力也得到很大的鍛煉。這些效果都逐步驗證了CDIO教學(xué)理念的先進性。